Sistemas hidráulicos e pneumáticos Aula 2

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Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos
Professor: Leonardo Leite
Engenheiro Mecânico
Continuação dos componentes
Aula 02
Cronograma de Aula
	Módulo	Datas	Conteudo	Atividades	Local
	1	01/04/2024
02/04/2024
03/04/2024 06/04/2024	Aula 01
Introdução às sistemas Hidráulicos e pneumáticos - nesta aula, os alunos serão apresentados aos
conceitos básicos e princípios fundamentais dos sistemas pneumáticos, incluindo o funcionamento
e os componentes principais.
Aula 02
Elementos pneumáticos - nesta aula, os alunos serão introduzidos aos componentes
pneumáticos, incluindo compressores, válvulas, tubos e conectores, e aprenderão sobre suas
funções e aplicações.
Aula 03
Projeto de comandos combinatórios e sequenciais - nesta aula, os alunos aprenderão
sobre os conceitos, tipos e aplicações de comandos combinatórios e sequenciais em sistemas
pneumáticos, incluindo a programação e a implementação de sistemas automatizados.
Aula 04 
Laboratório software FluidSim
	Atividade 01 - Pesquisar sobre programa FluidSim Pneumático
 
Atividade 02 - Lista de exercícios sobre os componentes de um sistema pneumático
Atividade 03 - Lista de exercícios sobre os comandos combinatórios e sistemas automatizados.
Atividade 04 -Questionário com respostas objetivas sobre os sistemas feitos em laboratório
	Sala de Aula (Aulas 01,02 e 03) Laboratório (aula 04 )
Lubrificador
Lubrifica o ar comprimido e ajuda a diminuir as forças de atrito e desgaste e evitam corrosão;
A diferença de pressão suga o óleo, pulverizando na corrente de ar;
O aparelho lubrificador só entra em funcionamento quando há fluxo de ar suficiente para provocar a depressão que suga o óleo.
Importante os valores de vazão indicados pelo fabricante.
Lubrificador
Compressores
Máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo fluido em estado gasoso, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo fluido comprimido.
Função:
Captar o ar comprimido;
Aprisionar o ar;
Elevar a pressão.
Dividido em duas classificações: 
deslocamento positivo (estáticos);
dinâmicos.
Compressores
Compressores
Alternativos: compressão realizada por pistão.
Compressor Simples efeito (Tipo Tronco):
Somente uma câmara de compressão (face superior do pistão aspira e comprime o ar);
Pistão	ligado	diretamente	ao	virabrequim	(por	isso denominado tronco).
Empuxo totalmente transmitido ao cilindro de compressão.
Compressores
Compressor Duplo efeito (Tipo Cruzeta):
Duas câmaras de compressão;
Virabrequim ligado a uma cruzeta por uma biela que está ligada ao êmbolo;
Cilindro	maior	(superior)	aspira	o	ar	e	cilindro	menor (inferior) comprimi e expeli o ar para o reservatório.
Compressor Duplo efeito (Tipo Cruzeta):
 
Compressores
Rotativos: compressão feita através de palhetas montadas em um rotor (parafuso, palhetas, lóbulos e isométrico).
Compressor de Parafuso:
Possui dois rotores (macho e fêmea) que giram em sentido contrário;
Rotores engrenados (um com lóbulos convexos e o outro com lóbulos côncavos);
Gás entra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos dos filetes entre os rotores, conforme eles giram, e o volume é isolado da admissão;
A rotação faz com que o ponto de engrenamento se desloque para frente, reduzindo o espaço disponível para o gás e provocando a compressão até alcançar a válvula de descarga e o gás ser liberado.
Compressor de parafuso
Compressores
Compressor de palhetas:
Possui rotor ou tambor central.
Tambor gira, as palhetas se deslocam radialmente (força centrífuga), o gás entra pela abertura de sucção ocupa o espaço entre as palhetas que vai reduzindo e comprimindo o ar.
Compressores
Compressor de lóbulos:
Possui 2 rotores que giram em sentido contrário com folga pequena no ponto de tangente entre si.
O	gás	entra	pela	abertura	de	sucção	e	ocupa câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga dos rotores.
Rendimento volumétrico muito baixo, porém com rendimento mecânico elevado.
Compressores
Dinâmicos: A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor. O ar admitido é colocado em contato com impulsores (rotor) dotados de alta velocidade
Compressor Dinâmico
Único estágio
Múltiplo estágio
Reservatório
Armazenar ar comprimido;
Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado;
Compensar as flutuações de pressão em todo sistema;
Estabilizar o fluxo de ar;
Controlar as marchas dos compressores.
Reservatório
Sistemas Pneumáticos
Pressão fixa com vazão variável;
Empregados em máquinas/ dispositivos que necessitam de pouco esforço;
Desempenho ruim em baixas velocidades ou rotações;
Ideais para acionamentos rápidos.
Sistemas Pneumáticos
Sistemas Pneumáticos
A energia pneumática é transformada em movimento e força através dos atuadores pneumáticos lineares e rotativos.
Movimentos lineares
cilindros de simples ação: 
recebem o ar comprimido em apenas um dos lados (em geral movimento de avanço).
Limitação de curso devido a mola (máximo 100mm);
Podem ser usados em operações que envolvam fixação, expulsão, extração e prensagem.
Movimentos lineares
cilindros de dupla ação:
recebem o ar comprimido em ambos os lados.
Realizam tanto movimento de avanço quanto retorno;
Limitações devido as deformações de flambagem e flexão da haste;
Quando sujeitos a	cargas e velocidades elevadas, sofrem grandes impactos entre êmbolo e tampa;
Diâmetros entre 6mm e 320mm e curso máximo de 2000mm;
Velocidade entre 0,02 à 1m/s.
Movimentos lineares
cilindros de dupla ação – haste dupla (haste passante):
efetuam trabalho em ambos os lados ao mesmo tempo.
Possui dois mancais de apoio para as hastes;
Suporta cargas laterais maiores;
Capacidade de força reduzida em relação aos cilindros com única haste.
Movimentos lineares
Cilindros de dupla ação – sem haste:
Reduz a necessidade de grandes espaços na instalação.
Êmbolo que desliza livremente no interior da camisa;
Lado externo tem um cursor que desliza junto com o êmbolo (através de imas na face interna do cursor);
Espaço reduzido de 50%.
Válvulas
Os circuitos pneumáticos são constituídos por elementos de trabalho (atuadores), sinal e comando (válvulas). As válvulas são elementos de comando para partida, parada, direção ou regulagem, além de regular a vazão e pressão do fluido.
As válvulas são classificadasde acordo com suas funções, obedecendo anorma DIN/ISSO 1219-1, 03/96. São elas:
Válvula de controle direcional;
Válvula de bloqueio;
Válvula de controle de pressão;
Válvula de controle de fluxo;
Válvula de fechamento.
Válvulas direcionais
A função de um controle direcional é a de dirigir óleo ou ar às várias partes do sistema. Elas direcionam o movimento do fluido de maneira que ele possa realizar trabalho, principalmente nas partidas, paradas e direção do fluxo.
Para conhecer bem as válvulas direcionais, primeiro deve-se saber:
Número de posições;
Número de vias;
Tipo de acionamento;
Tipo de retorno;
Vazão.
Válvulas direcionais
Número de vias: é o número de conexões de trabalho que a válvula possui, são passagens que a válvula tem comunicando o fluido com os diferentes pontos de aplicação ou de escape. São orifícios de conexão de entrada, as conexões de trabalho e escape, são ligados a uma passagem interna. 
Válvulas direcionais
Para uma identificação e ligação correta das válvulas, marcam-se as vias com letras , ou números conforme a norma. A regra para identificar o número de vias, consiste em separar um dos quadros e verificar quantas vezes os símbolos internos tocam os lados do quadrado, obtendo-se assim o número de orifícios e consequentemente o número de vias.
Válvulas direcionais
As válvulas de duas ou três vias podem ser “normalmente aberta” ou “normalmente fechada”.
As válvulas normalmente fechada significa que, quando o atuador está em posição normal, o orifício de entrada e a sua passagem estão fechados.
Normalmente fechada 
Normalmente aberta
Válvulas direcionais
Posição de repouso: é aquela em que a válvula se encontra quando não está acionada. Para válvula com 2 posições, a posição de repouso é aquela situada a direita da válvula e para a de 3 posições a posição central é a posição de repouso.
Válvulas direcionais
Identificação dos orifícios:
Nº 1: alimentação – orifício de suprimento principal;
Nºs 2 e 4: utilização, saída – orifícios de aplicação em válvulas;
Nºs 3 e 5: escape ou exaustão – orifício de liberação do ar;
As numerações a partir nº 10: indica um orifício de pilotagem que, ao ser influenciado, isola, bloqueia, o orifício de alimentação;
Nºs 12 e 14: indica pilotagem.
Válvulas direcionais
Tipo de Acionamento: os acionamentos são diversificados conforme a necessidade do usuário e podem ser: musculares, mecânicos, pneumáticos, elétricos e combinados.
Estes acionamentos são representados por símbolos :
Acionamento Muscular: são conhecidas como válvulas de painel. Proporcionam condições de segurança e emergência. A mudança da válvula é realizada pelo operador do sistema.
Tipos de acionamento muscular
Válvulas direcionais
Acionamento Mecânico: o comando da válvula é conseguido através do contato mecânico sobre o acionamento, colocado estrategicamente ao longo de um movimento qualquer, para permitir o desenrolar de sequencias operacionais. Geralmente essas válvulas se chamam válvulas de fim de curso
Válvulas direcionais
Válvulas direcionais
Acionamento Elétrico: o acionamento da válvula é feito por sinais elétricos. São de grande utilização onde a rapidez dos sinais de comando é o fator importante, quando o circuito é complicado e as distâncias são longas entre o local emissor e o receptor.
Válvulas direcionais
Acionamento Combinado: 
Válvulas direcionais
Tipo de retorno: os retornos das válvulas direcionais geralmente são por mola, acionamento pneumático (piloto) ou elétrico:
Válvulas direcionais
Válvulas de Bloqueio: são aparelhos que bloqueiam a passagem do ar em um sentido, permitindo a passagem livre no sentido oposto. A pressão no lado bloqueado atua sobre o elemento vedante, permitindo assim a vedação perfeita da válvula.
Válvulas alternadora (elemento “OU”): também chamada válvula de comando duplo ou válvula de dupla retenção. Possui duas entradas P1 e P2 (X e Y), e uma saída, A.
Entrando ar comprimido em P1, a esfera fecha a entrada P2 e o ar flui de P1 para A.
Entrando ar comprimido em P2, a esfera fecha a entrada P1 e o ar flui de P2 para A.
Resumindo, uma saída A é possível quando existe sinal em P1 “OU” P2.
Válvulas direcionais
Válvulas de Bloqueio: são aparelhos que bloqueiam a passagem do ar em um sentido, permitindo a passagem livre no sentido oposto. A pressão no lado bloqueado atua sobre o elemento vedante, permitindo assim a vedação perfeita da válvula.
Válvulas alternadora (elemento “OU”): também chamada válvula de comando duplo ou válvula de dupla retenção. Possui duas entradas P1 e P2 (X e Y), e uma saída, A.
Entrando ar comprimido em P1, a esfera fecha a entrada P2 e o ar flui de P1 para A.
Entrando ar comprimido em P2, a esfera fecha a entrada P1 e o ar flui de P2 para A.
Resumindo, uma saída A é possível quando existe sinal em P1 “OU” P2.
Válvulas direcionais
Válvulas direcionais
Válvulas de simultaneidade (elemento “E”): tem duas entradas P1 e P2 (X e Y) e uma saída em A. Só haverá uma saída em A quando existirem os dois sinais de entrada, P1 “E” P2. Um sinal de entrada em P1 ou P2 impede o fluxo para a A em virtude do desequilíbrio das forças que atuam sobre a peça móvel. Usada em comandos de bloqueio, comandos de segurança e funções de controle em combinações lógicas.
Válvulas direcionais
Válvulas de escape rápido: usadas para aumentar a velocidade dos êmbolos dos cilindros. Tempos de retorno elevados, especialmente em cilindros de ação simples, podem ser eliminados dessa forma. A válvula está com conexão de pressão (P) e conexão de escape (R) bloqueáveis e uma saída (A).
Com pressão em P, a vedação desloca-se contra o assento e veda o escape R, e o ar circula para A. Quando deixa de existir pressão em P, o ar que retorno por A, movimenta a vedação contra P, promovendo o seu bloqueio, podendo escapar por R rapidamente para a atmosfera.
Válvulas de escape rápido
Válvulas direcionais
Válvulas de Retenção: esta válvula pode fechar completamente a passagem em uma direção, em direção contrária, passa o ar com a mínima queda possível de pressão. O fechamento de uma direção pode ser feito por cone, esfera, placa ou membrana.
Confecção de esquemas
Métodos de confecção de esquemas: pode-se apresentar duas possibilidades principais para composição de esquemas: como métodos intuitivo (convencionais), ou composição metódica de esquema. O objetivo, independentemente do tipo de composição do esquema, é de se obter no final, um comando que apresente um bom funcionamento e transcurso seguro.
Exemplo: pacotes que chegam por um transportador são elevados por um cilindro pneumático “A” e empurrados para outro transportador por um cilindro “B”. Existe uma condição de que o cilindro “B” somente retorne quando o “A” tiveralcançado sua posição inicial.
Confecção de esquemas
Representação por ordem cronológica:
O cilindro A avança e eleva os pacotes
O cilindro B empurra os pacotes sobre o transportador
O cilindro A retorna
O cilindro B retorna
Representação por forma vetorial: 
Confecção de esquemas
Representação em forma algébrica:
Para avanço da haste: +
Para retorno da haste: -
A+ B+ A- B-
Representação em forma de tabela:
	PASSO DE
TRABALHO	MOVIMENTO
CILINDRO A	MOVIMENTO
CILINDRO B
	1	Avança	Parado Recuado
	2	Parado Avançado	Avança
	3	Recua	Parado Avançado
	4	Parado Recuado	Recua
Confecção de esquemas
Diagrama trajeto-passo: neste caso, a sequência de operação em um elemento de trabalho, levando-se ao diagrama a indicação do movimento em dependência de cada passo considerado (passo: variação do estado de qualquer unidade construtiva)
Confecção de esquemas
Métodos	Intuitivo: para a confecção do projeto recomenda-se o seguinte:
Determinar a sequência de trabalho;
Elaborar o diagrama de trajeto-passo;
Colocar no diagrama trajeto-passo os elementos fins de curso a serem utilizados;
Desenhar os elementos de trabalho;
Desenhar os elementos de comando correspondentes;
Desenhar os elementos de sinais;
Desenhar os elementos de abastecimento de energia;
Traçar as linhas dos condutores de sinais de comando e de trabalho;
Identificar os elementos;
Colocar no esquema a posição correta dos fins de curso, conforme o diagrama de trajeto e passo;
Verificar se é	necessária alguma anulação de sinais permanentes (contrapressão) em função do diagrama trajeto-passo.
Tarefa
Pesquisar sobre os seguintes sistemas pneumáticos:
Comando direto de cilindro de simples ação com retorno por mola.
Controle de velocidade de cilindro de simples ação no avanço;
Comando indireto de cilindro de simples ação com retorno por mola.
Comando de cilindro de simples ação com retorno por molas com válvula duplo piloto. Liga / Desliga
Comando de cilindro de simples ação com retorno por molas com válvula de simultaneidade “elemento e”. Liga / Desliga
Comando de cilindro de simples ação com retorno por molas com válvula alternadora “lógica ou”. Liga / Desliga
Comando direto de cilindro de ação dupla com válvula 4/2 vias (sem parada intermediária)
Comando direto de cilindro de ação dupla com válvula 4/2 vias (sem parada intermediária)
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